(57)【要約】本発明は、独立型マイクログリッドのバッテリーＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）をＣＶＣＦ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モードで制御することにより、独立型マイクログリッドのエネルギー貯蔵装置を主電源として運用することを特徴とする、独立型マイクログリッドの周波数制御方法であって、本発明によれば、独立型マイクログリッドの燃料費および発電効率を考慮しながら周波数を安定的に運用することができるようにする。【選択図】    図４
2019527024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
独立型マイクログリッドのバッテリーＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）をＣＶＣＦ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モードで制御することにより、独立型マイクログリッドのエネルギー貯蔵装置を主電源として運用することを特徴とする独立型マイクログリッドの周波数制御方法。
【請求項２】
前記マイクログリッド系統の余剰電力と不足電力を前記バッテリーＰＣＳが補償することにより、前記エネルギー貯蔵装置を主電源として運用することを特徴とする請求項１に記載の独立型マイクログリッドの周波数制御方法。
【請求項３】
前記エネルギー貯蔵装置のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を測定する段階と、
前記ＳＯＣを測定する段階によって測定されたＳＯＣを所定の基準と比較する段階と、
前記ＳＯＣを所定の基準と比較した結果に応じて前記マイクログリッド内の制御可能な負荷の遮断または投入を制御する段階と
を含む請求項２に記載の独立型マイクログリッドの周波数制御方法。
【請求項４】
前記ＳＯＣを測定する段階によって測定されたＳＯＣを所定の基準と比較する段階は、前記ＳＯＣを下位基準１と比較し、
前記ＳＯＣを下位基準１と比較して前記ＳＯＣが下位基準１よりも小さい場合、前記マイクログリッド内の制御可能な負荷の遮断または投入を制御する段階は、前記制御可能な負荷を遮断制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の独立型マイクログリッドの周波数制御方法。
【請求項５】
前記制御可能な負荷を遮断制御した後、前記バッテリーＳＯＣを測定する段階と、
測定された前記ＳＯＣを前記下位基準１より小さい下位基準２と比較する段階と、
前記下位基準２と比較して前記ＳＯＣが前記下位基準２よりも小さい場合、前記マイクログリッド内のディーゼル発電機を稼働制御する段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の独立型マイクログリッドの周波数制御方法。
【請求項６】
前記マイクログリッド内のディーゼル発電機を稼働制御する段階によって、前記ディーゼル発電機の稼働制御から一定時間が経過した後に再び前記エネルギー貯蔵装置のＳＯＣを測定することを特徴とする請求項５に記載の独立型マイクログリッドの周波数制御方法。
【請求項７】
前記ＳＯＣを前記下位基準２と比較して前記ＳＯＣが前記下位基準２よりも大きい場合、前記ＳＯＣを前記下位基準１と再度比較することを特徴とする請求項５に記載の独立型マイクログリッドの周波数制御方法。
【請求項８】
前記ＳＯＣを測定する段階によって測定されたＳＯＣを所定の基準と比較する段階は、前記ＳＯＣを上位基準１と比較し、
前記ＳＯＣを上位基準１と比較して前記ＳＯＣが上位基準１よりも大きい場合、前記マイクログリッド内の制御可能な負荷の遮断または投入を制御する段階は、前記制御可能な負荷を投入制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の独立型マイクログリッドの周波数制御方法。
【請求項９】
前記制御可能な負荷を投入制御した後、前記バッテリーＳＯＣを測定する段階と、
測定された前記ＳＯＣを前記上位基準１よりも大きい上位基準２と比較する段階と、
前記上位基準２と比較して前記ＳＯＣが前記上位基準２よりも大きい場合、前記マイクログリッド内の新・再生可能エネルギー電源の出力を制限する段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の独立型マイクログリッドの周波数制御方法。
【請求項１０】
前記マイクログリッド内の新・再生可能エネルギー電源の出力を制限する段階によって、前記新・再生可能エネルギー電源の出力制限から一定時間が経過した後に再び前記エネルギー貯蔵装置のＳＯＣを測定することを特徴とする請求項９に記載の独立型マイクログリッドの周波数制御方法。
【請求項１１】
前記ＳＯＣを前記上位基準２と比較して前記ＳＯＣが前記上位基準２より小さい場合、前記ＳＯＣを前記上位基準１と再度比較することを特徴とする請求項９に記載の独立型マイクログリッドの周波数制御方法。
【請求項１２】
独立型マイクログリッドのバッテリーＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に形成された制御手段を介してエネルギー貯蔵装置の充放電量の入力を受け、前記入力されたエネルギー貯蔵装置の充放電量に応じて前記マイクログリッド系統の周波数が制御されることにより、前記エネルギー貯蔵装置を前記独立型マイクログリッドの主電源として運用することを特徴とする独立型マイクログリッドの周波数制御方法。
【請求項１３】
前記バッテリーＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）をＣＶＣＦ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モードで制御する段階と、
前記エネルギー貯蔵装置のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を測定する段階と、
前記ＳＯＣを測定する段階によって測定されたＳＯＣを所定の基準と比較する段階と、
前記ＳＯＣを所定の基準と比較した結果に応じて前記マイクログリッド内の制御可能な負荷の遮断または投入を制御する段階と
を含む請求項１２に記載の独立型マイクログリッドの周波数制御方法。
【請求項１４】
前記制御可能な負荷の遮断または投入制御後にＳＯＣを測定する段階をさらに含み、
前記制御可能な負荷の遮断または投入制御後に測定されたＳＯＣが前記所定の基準から外れた場合、前記入力されたエネルギー貯蔵装置の充放電量に応じて前記マイクログリッド系統の周波数が制御される
ことを特徴とする請求項１３に記載の独立型マイクログリッドの周波数制御方法。
【請求項１５】
前記エネルギー貯蔵装置の充放電量の入力に応じて、前記マイクログリッド系統全体の等価強靭度（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を導出することにより、前記バッテリーＰＣＳの周波数を制御することを特徴とする請求項１４に記載の独立型マイクログリッドの周波数制御方法。
【請求項１６】
独立型マイクログリッドのバッテリーＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）をＣＶＣＦ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モードで制御することにより、独立型マイクログリッドのエネルギー貯蔵装置が主電源として運用されるようにするマイクログリッドのエネルギー貯蔵装置用電力変換装置。
【請求項１７】
前記エネルギー貯蔵装置のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を測定し、測定されたＳＯＣを所定の基準と比較して比較結果に応じて前記マイクログリッド内の制御可能な負荷の遮断または投入を制御することを特徴とする請求項１６に記載のマイクログリッドのエネルギー貯蔵装置用電力変換装置。
【請求項１８】
制御手段によって前記エネルギー貯蔵装置の充放電量の入力が可能であって、前記入力されたエネルギー貯蔵装置の充放電量に応じて前記マイクログリッド系統の周波数を制御することを特徴とする請求項１７に記載のマイクログリッドのエネルギー貯蔵装置用電力変換装置。
【請求項１９】
前記エネルギー貯蔵装置の充放電量の入力に応じて、前記マイクログリッド系統全体の等価強靭度（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を導出することにより、前記バッテリーＰＣＳの周波数を制御することを特徴とする請求項１８に記載のマイクログリッドのエネルギー貯蔵装置用電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立型マイクログリッドの電力供給運用のための周波数制御方法およびそれを制御するためのエネルギー貯蔵装置用電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、大部分の島嶼系統では、複数の小型ディーゼル発電機を用いて電力を供給する形で電力サプライチェーンが運用されているが、燃料費や燃料の貯蔵および管理費用が多く発生する。 
【０００３】
したがって、太陽光や風力などを利用した新・再生可能エネルギー電源を活用すれば十分に経済性を確保することができるが、新・再生可能エネルギー電源は、出力変動が大きいため、バッテリーエネルギー貯蔵装置（ＢＥＳＳ、Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）が必須である。
【０００４】
そのため、独立型マイクログリッドは、図１に示すように、バッテリー、ディーゼル発電機、太陽光発電、風力発電機などから電源が構成される。 
【０００５】
このような独立型マイクログリッドは、電力供給の信頼度を確保するためにディーゼル発電機を主電源とし、ディーゼル発電機に搭載される調速機（Ｇｏｖｅｒｎｏｒ）と自動電圧調整器（ＡＶＴ、Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）を用いて電圧と周波数を制御する。 
【０００６】
このとき、バッテリーは、余剰電力を充電しており、ピーク負荷の際に充電している電力を放電し、或いは新・再生可能エネルギーの出力変動を低減するために使用する。
【０００７】
このようなバッテリーは、バッテリーの出力を制御するＰＱ運転モードで運転し、バッテリー用ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ、電力変換装置）は、図２に示すように、位相追従回路（ＰＬＬ、ｐｈａｓｅｄ−ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ）を用いて、ディーゼル発電機が制御する系統電圧に同期を合わせて出力電流を制御する。 
【０００８】
独立型マイクログリッドを構成するエネルギー貯蔵装置（ＢＥＳＳ）は、ディーゼル発電機に比べて小さい容量で設置するが、一般に、ＢＥＳＳは、新・再生可能エネルギー電源の出力が急激に変動することを補償する補助的な役割を果たし、出力に余裕が発生した場合には周波数の補償に制限的に用いられる。
【０００９】
このような従来の独立型マイクログリッドは、新・再生可能エネルギーの容量が大きく出力変動が大きければ、ディーゼル発電機とＢＥＳＳ間の制御権の移譲が頻繁になって電源間の周波数同期化などがやかましく、系統に過渡状態の外乱が発生するおそれがある。
【００１０】
また、従来の独立型マイクログリッドは、ディーゼル発電機を用いて主発電を行うため高い燃料費が発生し、燃料の貯蔵および管理が難しく、小規模の発電により陸地系統に比べて発電効率が低いという問題がある。 
【００１１】
以上の背景技術に記載された事項は、発明の背景に対する理解を助けるためのものであって、当該技術の属する分野における通常の知識を有する者に既に知られている従来技術ではない事項を含むことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】韓国特許第１０−１５４５０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的は、独立型マイクログリッドの燃料費および発電効率を考慮しながら周波数を安定的に運用することができるようにする、独立型マイクログリッドの周波数制御方法およびそれを制御するエネルギー貯蔵装置用電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一観点による独立型マイクログリッドの周波数制御方法は、独立型マイクログリッドのバッテリーＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）をＣＶＣＦ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モードで制御することにより、独立型マイクログリッドのエネルギー貯蔵装置を主電源として運用することを特徴とする。 
【００１５】
前記マイクログリッド系統の余剰電力と不足電力を前記バッテリーＰＣＳが補償することにより、前記エネルギー貯蔵装置を主電源として運用することを特徴とする。 
【００１６】
また、前記エネルギー貯蔵装置のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を測定する段階と、前記ＳＯＣを測定する段階によって測定されたＳＯＣを所定の基準と比較する段階と、前記ＳＯＣを所定の基準と比較した結果に応じて前記マイクログリッド内の制御可能な負荷の遮断または投入を制御する段階とを含む。 
【００１７】
また、前記ＳＯＣを測定する段階によって測定されたＳＯＣを所定の基準と比較する段階は、前記ＳＯＣを下位基準１と比較し、前記ＳＯＣを下位基準１と比較して前記ＳＯＣが下位基準１よりも小さい場合、前記マイクログリッド内の制御可能な負荷の遮断または投入を制御する段階は、前記制御可能な負荷を遮断制御することを特徴とする。
【００１８】
また、前記制御可能な負荷を遮断制御した後、前記バッテリーＳＯＣを測定する段階と、測定された前記ＳＯＣを前記下位基準１より小さい下位基準２と比較する段階と、前記下位基準２と比較して前記ＳＯＣが前記下位基準２よりも小さい場合、前記マイクログリッド内のディーゼル発電機を稼働制御する段階とをさらに含むことができる。 
【００１９】
また、前記マイクログリッド内のディーゼル発電機を稼働制御する段階によって、前記ディーゼル発電機の稼働制御から一定時間が経過した後に再び前記エネルギー貯蔵装置のＳＯＣを測定することを特徴とする。
【００２０】
また、前記ＳＯＣを前記下位基準２と比較して前記ＳＯＣが前記下位基準２よりも大きい場合、前記ＳＯＣを前記下位基準１と再度比較することを特徴とする。
【００２１】
また、前記ＳＯＣを測定する段階によって測定されたＳＯＣを所定の基準と比較する段階は、前記ＳＯＣを上位基準１と比較し、前記ＳＯＣを上位基準１と比較して前記ＳＯＣが上位基準１よりも大きい場合、前記マイクログリッド内の制御可能な負荷の遮断または投入を制御する段階は、前記制御可能な負荷を投入制御することを特徴とする。
【００２２】
また、前記制御可能な負荷を投入制御した後、前記バッテリーＳＯＣを測定する段階と、測定された前記ＳＯＣを前記上位基準１よりも大きい上位基準２と比較する段階と、前記上位基準２と比較して前記ＳＯＣが前記上位基準２よりも大きい場合、前記マイクログリッド内の新・再生可能エネルギー電源の出力を制限する段階とをさらに含むことができる。 
【００２３】
また、前記マイクログリッド内の新・再生可能エネルギー電源の出力を制限する段階によって、前記新・再生可能エネルギー電源の出力制限から一定時間が経過した後に再び前記エネルギー貯蔵装置のＳＯＣを測定することを特徴とする。 
【００２４】
前記ＳＯＣを前記上位基準２と比較して前記ＳＯＣが前記上位基準２よりも小さい場合、前記ＳＯＣを前記上位基準１と再度比較することを特徴とする。 
【００２５】
本発明の他の一観点による独立型マイクログリッドの周波数制御方法は、独立型マイクログリッドのバッテリーＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に形成された制御手段を介してエネルギー貯蔵装置の充放電量の入力を受け、前記入力されたエネルギー貯蔵装置の充放電量に応じて前記マイクログリッド系統の周波数が制御されることにより、前記エネルギー貯蔵装置を前記独立型マイクログリッドの主電源として運用することを特徴とする。
【００２６】
また、前記バッテリーＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）をＣＶＣＦ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モードで制御する段階と、前記エネルギー貯蔵装置のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を測定する段階と、前記ＳＯＣを測定する段階によって測定されたＳＯＣを所定の基準と比較する段階と、前記ＳＯＣを所定の基準と比較した結果に応じて前記マイクログリッド内の制御可能な負荷の遮断または投入を制御する段階とを含む。 
【００２７】
また、前記制御可能な負荷の遮断または投入制御後にＳＯＣを測定する段階をさらに含み、前記制御可能な負荷の遮断または投入制御後に測定されたＳＯＣが前記所定の基準から外れた場合、前記入力されたエネルギー貯蔵装置の充放電量に応じて前記マイクログリッド系統の周波数が制御されることを特徴とする。 
【００２８】
また、前記エネルギー貯蔵装置の充放電量の入力に応じて、前記マイクログリッド系統全体の等価強靭度（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を導出することにより、前記バッテリーＰＣＳの周波数を制御することを特徴とする。 
【００２９】
次に、本発明の一観点による独立型マイクログリッドのエネルギー貯蔵装置用電力変換装置は、独立型マイクログリッドのバッテリーＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）をＣＶＣＦ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モードで制御することにより、独立型マイクログリッドのエネルギー貯蔵装置が主電源として運用されるようにする。 
【００３０】
前記エネルギー貯蔵装置のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を測定し、測定されたＳＯＣを所定の基準と比較して、比較結果に応じて前記マイクログリッド内の制御可能な負荷の遮断または投入を制御することを特徴とする。 
【００３１】
また、制御手段によって前記エネルギー貯蔵装置の充放電量の入力が可能であって、前記入力されたエネルギー貯蔵装置の充放電量に応じて前記マイクログリッド系統の周波数を制御することを特徴とする。
【００３２】
また、前記エネルギー貯蔵装置の充放電量の入力に応じて、前記マイクログリッド系統全体の等価強靭度（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を導出することにより、前記バッテリーＰＣＳの周波数を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る独立型マイクログリッドの周波数制御方法およびそれを制御するエネルギー貯蔵装置用電力変換装置によれば、新・再生可能エネルギーを利用したＢＥＳＳを主電源として動作させ、内燃発電機を補助的に用いてＳＯＣに応じて周波数および電圧を制御することにより、需給と供給とが一致するように、すなわちマイクログリッドの余剰電力が零点となるように最適な電力制御を行うことができる。
このとき、ＢＥＳＳのＳＯＣが基準設定範囲を維持するので、ＢＥＳＳの充放電回数が減ってＢＥＳＳの寿命も延長できる。 
【００３４】
また、内燃発電機の使用を減らすことができて内燃発電機の使用による燃料費を減らしながら、新・再生可能エネルギーを主電源として用いることにより、費用を最小限に抑えることができる。
【００３５】
また、ディーゼル発電機のドループ（Ｄｒｏｏｐ）特性を用いて出力周波数の降下目標周波数を算出して提供することにより、運用者が、算出された目標周波数だけＢＥＳＳの出力周波数を自動または手動で制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、独立型マイクログリッドの電源構成を示す図である。
【図２】図２は、バッテリー用ＰＣＳに適用される位相追従回路を示す図である。
【図３】図３は、バッテリー用ＰＣＳのＣＶＣＦモード制御器の構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明に係る独立型マイクログリッドの周波数制御方法を示す図である。
【図５】図５は、本発明の独立型マイクログリッドの周波数制御のためのＢＥＳＳ ＳＯＣ基準を示す図である。
【図６】図６は、自動周波数制御原理を実現するための構成間の関係を示す図である。
【図７】図７は、周波数調整に関する方法を示す図である。
【図８】図８は、周波数の手動制御によるＰＣＳ制御器との連係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明、本発明の動作上の利点および本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の好適な実施形態を例示する添付図面、および添付図面に記載された内容を参照しなければならない。 
【００３８】
本発明の好適な実施形態を説明するにあたり、本発明の要旨を不要に曖昧にするおそれのある公知の技術や重複説明はその説明を減らすか或いは省略する。 
【００３９】
本発明に係る独立型マイクログリッドは、できる限りディーゼル発電機の使用を最小限に抑え且つバッテリーが主電源として動作するように設計される。 
【００４０】
理論的には、ディーゼル発電機は、気象異変や新・再生可能エネルギー電源の故障などにより、バッテリーに貯蔵されているエネルギーを利用して正常な電力供給が不可能な場合にのみ動作するように設計される。
【００４１】
この場合、バッテリーの動作は、系統の電圧と周波数を一定に制御するＣＶＣＦ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モードと定義し、ＰＬＬを利用せず内部的に位相を生成して出力電圧の波形を自ら作る制御を行う。
【００４２】
設計されたバッテリーＰＣＳのＣＶＣＦモード制御器の構成は、図３のとおりである。
【００４３】
したがって、バッテリーに充電された電力が安定に維持される場合には、独立型マイクログリッドの周波数を定格周波数（６０Ｈｚ）に一定に制御することができる。
【００４４】
これは、マイクログリッド系統の余剰電力と不足電力をバッテリーＰＣＳが瞬時に補償することにより、実現が可能である。
【００４５】
バッテリーに貯蔵されている電力は、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ−ｏｆ−Ｃｈａｒｇｅ）を測定することにより判断が可能である。
【００４６】
すなわち、ＳＯＣの値に応じてバッテリーＰＣＳの独立型マイクログリッドの自動周波数制御を行う。その制御動作は、図４のとおりである。
【００４７】
図４の上位基準と下位基準は、図５に示すとおりである。図示の如く、上、下位基準１は、上、下位基準２より比較的安全な領域であって、制御可能な負荷を最大限に活用するための基準となる。
【００４８】
上、下位基準２は、バッテリーＳＯＣが危険な値に到達しないようにする安全領域の最大値、最小値となる。
【００４９】
上位基準としては８０〜９０％の値、下位基準としては２０〜３０％の値を使用することが好ましい。
【００５０】
図６は自動周波数制御原理を実現するためにバッテリーＰＣＳと他の機器との間の通信接続を示す図である。つまり、バッテリーＰＣＳはディーゼル発電機および新・再生可能エネルギー電源との通信を介して運転状態を受信して制御命令を伝送し、制御可能な負荷との通信を介して負荷状態を受信して制御命令を伝送する構造である。
【００５１】
独立型マイクログリッドの運転が開始すると、バッテリーＰＣＳはＣＶＣＦモードで制御を行い、バッテリーＳＯＣ値を測定する（Ｓ１０）。
【００５２】
測定されたバッテリーＳＯＣ値が下位基準１よりも小さいか否かを判断し（Ｓ２０）、下位基準１より小さければ最大限ＳＯＣの状態を維持させて周波数の変動が最小限に抑えられるようにするために、まず、制御可能な負荷を遮断する（Ｓ２１）。
【００５３】
制御可能な負荷の遮断後にバッテリーＳＯＣ値を測定し（Ｓ２２）、測定結果に基づいてバッテリーＳＯＣが下位基準２よりも小さいか否かを判断し（Ｓ２３）、下位基準２よりも小さい場合には、危険領域に該当するので、ディーゼル発電機を稼働させるための出力指令を伝送する（Ｓ２４）。
【００５４】
指令の伝送後にバッテリーＳＯＣを測定してＳＯＣが下位基準２よりも大きい値を持つかをチェックし続け、Ｓ２３の判断結果、バッテリーＳＯＣが下位基準２よりも大きい場合、再度測定の後にＳ２０で下位基準１との比較を行う。
【００５５】
一方、Ｓ２０の結果、バッテリーＳＯＣが下位基準１よりも大きい場合には、バッテリーＳＯＣの値を上位基準１と比較する（Ｓ３０）。
【００５６】
比較の結果、上位基準１よりも大きい場合には、バッテリーを主電源として安定的な制御が可能なので、制御可能な負荷を投入するように制御する（Ｓ３１）。
【００５７】
また、バッテリーＳＯＣの値を測定し（Ｓ３２）、上位基準２との比較を行い（Ｓ３３）、比較の結果、バッテリーＳＯＣが上位基準２よりも大きい場合には、バッテリーＳＯＣが過多な状態であるので、新・再生可能エネルギー電源の出力を制限させる（Ｓ３４）。
【００５８】
出力制限後にバッテリーＳＯＣを測定し、ＳＯＣが上位基準２よりも大きい値を持つかをチェックし続け、Ｓ３３の判断結果、バッテリーＳＯＣが上位基準２よりも小さい場合には、再度測定の後にＳ３０で上位基準１との比較を行う。
【００５９】
以上の如く、バッテリーＰＣＳを用いた自動周波数制御は、独立型マイクログリッドの周波数を常に一定に制御することができるという利点を持つ。自動周波数制御のためには、バッテリーのＳＯＣを安定な領域で維持するために、バッテリーＰＣＳと分散電源および制御可能な負荷間の通信が必要である。通信は、専用線を用いた有線通信を利用するのが最も安定的であるが、通信線路や通信装備に問題が発生して持続する場合には、バッテリーのＳＯＣ値を安定な領域で維持することができないという問題が生じる。
【００６０】
このような場合に備えて、本発明では、バッテリーＰＣＳの手動周波数制御機能を提案する。
【００６１】
すなわち、例えばバッテリーＰＣＳパネルなど、運転者が容易に接近できるところにバッテリーＳＯＣを維持するための手動制御手段（スイッチ、レバー、ノブなど）を提供することにより制御可能にする。
【００６２】
このように制御手段を介して運転者がバッテリーのＳＯＣを維持するために、バッテリーの充放電電力を特定の値に正確に指定することができ、これにより周波数が制御されるのである。
【００６３】
このような手動制御の原理は、ＳＯＣが上昇するときと下降するときに分けて考えることができる。
【００６４】
もし、バッテリーのＳＯＣが持続的に増加して上位基準２を超える場合にもＳＯＣの上昇が止まらなければ、自動周波数制御がまともに動作しないことを意味する。この場合には、運転者が直接手動で新・再生可能エネルギー電源とディーゼル発電機を停止させることができる手動制御手段を必要とする。
【００６５】
このとき、運転者は、維持しようとするバッテリー充放電電力値を制御手段を用いて正確に入力することができ、これを満足するまで新・再生可能エネルギー電源とディーゼル発電機は再投入されないようにする。
【００６６】
もしバッテリーのＳＯＣが持続的に下降して下位基準２より小さくなった後でもＳＯＣが持続的に下降すれば、これは自動周波数制御がまともに動作しないことを意味する。このような場合にも、運転者が制御手段を用いて直接手動でＳＯＣを制御することができるようにする。
【００６７】
制御原理は、電力系統の次の特性に起因する。
【００６８】
電力系統の周波数を低くすると、１）ドループ制御を行うディーゼル発電機の出力が増加し、２）負荷の周波数感度に応じて負荷が減る。
【００６９】
１）の過程を数式で表現すると、数式１のとおりである。
【００７０】
【数１】
2019527024.tif 000003
【００７１】
ここで、ΔＰＧは、マイクログリッド内の発電量の変化量であって、ΔＰＧ値が正数である場合には発電量の増加を意味し、ΔＰＧ値が負数である場合には発電量の減少を意味する。
【００７２】
Δｆは、周波数変動量であって、正数であれば周波数の上昇を意味し、負数であれば周波数の減少を意味し、Ｒｅｑは運転状態での等価ドループ係数を意味する。 
【００７３】
マイクログリッド系統の周波数は、バッテリーＰＣＳによって制御されるので、周波数を変動すると、通信がなくてもマイクログリッド系統内の他の電源の出力を間接的に制御することができる。したがって、等価ドループ係数を正確に求めることができれば、他の電源の出力を正確に制御することができ、これによりバッテリーを充電することができる。 
【００７４】
２）の過程を数式で表現すると、数式２のとおりである。
【００７５】
【数２】
2019527024.tif 000004
【００７６】
ΔＰＤは、周波数敏感負荷の変動量であって、一般に、周波数が減少すれば負荷の大きさも減少し、周波数が上昇すれば負荷の大きさも比例的に増加する。
【００７７】
Ｄｅｑは負荷の等価周波数感度係数である。
【００７８】
１）と２）の過程を一緒に示すと、周波数変動量に対するバッテリー充放電量は、数式３および数式４で表すことができる。
【００７９】
【数３】
2019527024.tif 000005
【００８０】
【数４】
2019527024.tif 000006
【００８１】
以上の過程を図式化すれば、図７のとおりである。
【００８２】
運転者が手動でバッテリーＳＯＣ値を特定の値に指定する（Ｓ４０）。
【００８３】
手動制御を行うというのは、通信を介した他の電源の制御を信頼することができない状況を意味するので、現在の系統に何台のディーゼル発電機がまともに電力を供給しているかを通信を介して確認することができない。すなわち、Ｒｅｑ値などについての情報が与えられない。
【００８４】
したがって、マイクログリッドの系統特性の分析によって系統全体の等価強靭度（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を導出する（Ｓ５０）。これは数式３によって求めることができるが、周波数指令値の数％に過ぎない微小な変化量を追加して、その時のバッテリーの充放電量の変化を測定すると、βｅｑを求めることができる。すなわち、バッテリーのＳＯＣ値または充放電電力が運転者の手動制御手段によって決定されると、バッテリーＰＣＳの周波数指令値を変化させて（Ｓ６０）所望の目的を達成することができる。
【００８５】
バッテリーＰＣＳの周波数制御命令を調整することにより、マイクログリッド系統全体の周波数が変動する問題があるが、バッテリーの物理的な故障を前もって防ぐことが重要であり、周波数変動量を一定の範囲で安定的に管理すれば、電力系統への影響を最小限に抑えることができる。
【００８６】
図８は周波数の手動制御結果をバッテリーＰＣＳの制御器と連係する方法を示す。この時、運転者が設定した充放電電力ΔＰｒｅｆと周波数制御命令変動量Δω（＝Δｆ）は、数式３から下記数式５のように求めることができる。
【００８７】
【数５】
2019527024.tif 000007
【００８８】
以上のような本発明は、例示された図面を参照して説明されたが、記載された実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想および範囲を逸脱することなく様々な修正および変形を加え得ることは、当該技術分野における通常の知識を有する者にとって自明である。よって、それらの修正例または変形例も本発明の特許請求の範囲に属すると理解されるべきであり、本発明の権利範囲は添付された特許請求の範囲に基づいて解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００８９】
Ｓ１０    バッテリーＳＯＣの測定
Ｓ２０    ＳＯＣと下位基準１との比較
Ｓ２１    制御可能な負荷の遮断
Ｓ２２    バッテリーＳＯＣの測定 
Ｓ２３    ＳＯＣと下位基準２との比較
Ｓ２４    ディーゼル発電機の稼働出力指令の伝送
Ｓ３０    ＳＯＣと上位基準１との比較
Ｓ３１    制御可能な負荷の投入
Ｓ３２    バッテリーＳＯＣの測定
Ｓ３３    ＳＯＣと上位基準２との比較
Ｓ３４    新・再生可能エネルギー電源の出力制御
【図１】
2019527024.tif 000008
【図２】
2019527024.tif 000009
【図３】
2019527024.tif 000010
【図４】
2019527024.tif 000011
【図５】
2019527024.tif 000012
【図６】
2019527024.tif 000013
【図７】
2019527024.tif 000014
【図８】
2019527024.tif 000015
【国際調査報告】
2019527024.tif 000016
2019527024.tif 000017
2019527024.tif 000018
2019527024.tif 000019